“下水实验”：小学科学有效备课的必要环节

高燕红

摘要：在科学课中，教师在教学开展前亲自设计并进行尝试实验，获得第一手资料，从而有效指导学生科学探究的行为称之为“下水实验”。教师若不能扎实地开展“下水实验”，必将大大降低课堂效率，“下水实验”应成为科学教师有效备课的必要环节。教师通过对“下水实验”的不断重视和研究，可以弥补科学实验材料的不足、改进实验方法、关注细节问题、优化小组合作等，从而不断提高课堂效率。

关键词：小学科学;下水实验;备课

中图分类号：G623.9 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2015）01-0073-04

实验是学生科学探究的重要手段，是培养学生探究能力和操作能力的重要途径，也是当代小学科学学习的重要方式。作为小学科学教师，只有在课前积极开展扎实的“下水实验”，才能有效指导学生在课堂上开展实验探究，提高学生的实验能力。教师“下水实验”的实质就是一种实验操作上的备课，是上课之前必不可少的环节，它可以避免教师在课堂教学中走弯路，可以从学生的角度去思考问题，发现问题，感受学生在实际实验操作中会遇到的困难，帮助学生想一些应付困难的对策，并在课上及时做出针对性的调整，让学生有效参与体验探究活动。[1]如果教师没有养成在每节课之前做“下水实验”的习惯，很容易出现课堂上的一些尴尬。如笔者在执教《岩石会改变模样吗》这一课时，其中有一个内容是让学生来模拟自然界中冷热温度的变化对岩石的影响。由于那天上课比较匆忙，笔者就没有提前去做实验，在课堂上直接将自己在野外捡拾的一些小石块分发给学生来做，学生们异常兴奋，纷纷用镊子夹起小石块在酒精灯上烤起来，然后放入冷水中，可是学生反复了好多次，都没有发现预期的实验现象：即小石块开裂或者在冷水的杯中能看到一些碎屑。这时笔者心里有点急了，只能说大家再多反复几次，耐心地看一下效果，可是做了很久还是没有看到现象，这时笔者不知道该怎么向学生解释了，顿时感觉课堂上很尴尬。最后笔者只好播放了一段相关的视频才草草的将结论硬塞给了学生：岩石在冷热交替变化的环境中会发生破裂，从而改变模样。课后笔者请教了其他有经验的科学老师，他们说做这个实验前必须要对石块有所挑选，必须选择那些薄的、质地比较脆的石块，这样才能做出效果来。那次课堂上的尴尬给了笔者一个深深的教训，那就是：在学生做实验前，教师一定要对实验所用的材料，实验的操作方法，实验的仪器设备等做充分的准备，也就是教师要做好“下水实验”，保证学生在课堂上出现较理想的实验现象，从而帮助他们得出正确的科学结论。

根据近几年教学的经验，笔者深深地认识到“下水实验”的重要性，下面来具体分析一下，教师做“下水实验”，可以解决教学中的哪些问题。

一、“下水实验”有助于检验材料是否有缺陷

科学课上学生开展实验是获得知识、习得能力的重要途径，同时科学实验也是学生在科学课堂中最感兴趣、最喜欢的一个活动，而实验材料是学生进行实验活动的必要条件。“材料引起学习，材料引起活动”，在探究学习中，教师为学生提供合适的、有结构的材料是学生进行探究学习的基础和关键。学生通过对材料的操作、使用和思考，才能建构科学立体的概念，从中感悟获取科学知识的方法和过程，培养他们科学的创造性思维，提升他们的科学素养。[2]因此，教师在开展教学前必须进行“下水实验”，才能及时发现实验材料的缺陷和不足，想办法更换或改进实验材料，使实验呈现出最佳的现象，有效地帮助孩子们形成科学观念。

如笔者在教学《米饭、淀粉和碘酒的变化》这一课时，为了给学生创设一个引人入胜的学习环境，决定采用这样的导入方式来展开教学：课前先将淀粉溶解在水中，搅拌均匀，然后用毛笔蘸上淀粉溶液在白纸上写上几个字，提前写好后晒干，晒干后白纸上就看不到任何东西了，然后将稀释的碘酒喷到白纸上，淀粉遇碘变蓝色，因此白纸上的字也就显现出来了，学生会感觉老师像在变魔术似的，可以激发孩子们学习科学的热情。这是书本上介绍的实验方法，为了确保上课时能顺利开展这个导入实验，笔者抱着试试看的态度先进行了一番尝试，选用了一般的A4纸按照上述方法进行操作，可是笔者发现实际现象并非如想象中那么美好，纸上并没有出现清晰字迹，而是出现了一团蓝色的模糊的字迹，实验效果是很差的，学生肯定不会觉得这个实验很神奇。笔者心想：怎么会这样呢？这些字怎么会这么模糊呢？后来仔细琢磨了一下原因，猜想会不会是纸张的问题呢。笔者找来了各种各样的纸，进行了不断的尝试，最终发现那种像书的封面比较硬的、光滑的、吸水性较差的纸才真正适合做这个实验，用这样的纸显现出来的字是比较清晰的，实验效果是非常好的。幸亏笔者提前做了“下水实验”，发现了实验材料的缺陷，及时地找到了最佳的材料，否则课堂上又会出现比较尴尬的情形了，会影响学生的学习兴趣和学习效果。

上述案例让我们不难看出教师“下水实验”的重要性，它能使我们教师尽早发现材料的缺陷等问题，优化实验器材。在平时的教学中笔者通过“下水实验”还发现了很多有问题的实验材料，如示数不够精确的温度计，不适合做驱动小车实验的橡皮筋，以及南北方向标示错误的指南针等。

二、“下水实验”有助于检验实验方法是否得当

课堂上正确的操作方法可以帮助学生观察到理想的实验结果，是学生获得正确结论的保障。教材上的实验方法基本上是专业的研究人员的研究成果，在一定程度上是值得我们一线的教师信任的，但是影响实验成功的因素有很多，专家在指导实验方法时也偶尔会有一些因素考虑得不够周全，这就要求我们教师作为教材的开发者之一，敢于挑战权威，去尝试和探索更好的方法。[3]有些实验如果教师不提前尝试一下，直接“照本宣科”地让学生按照书本上的方法来进行实验的话，很容易导致实验的失败，从而大大降低课堂的效率。

如笔者在教学《浮力》一课时，其中有一个实验是测量泡沫塑料块的浮力。教科书在第13页提供了测量泡沫塑料块浮力的方法（见图1）：先用测力计测出泡沫塑料的重力，然后在杯底装上一个小滑轮或者一个小钩子，再利用细线绕过钩子，一端系住泡沫塑料块，一端挂在弹簧秤的钩子上，测出这时测力计的拉力，然后根据公式F浮=G+F拉算出泡沫塑料的浮力。

图1

按照这个测量方法笔者在课前也进行了操作，发现这个实验操作起来是不方便的：1.因为在实验过程中要求学生观察泡沫塑料排开的水量与浮力大小的关系。可是若用水槽来做这个实验时学生很难发现排水量的变化，因此很难帮助学生找到两者的关系。2.实验中用的滑轮会使细线在提拉过程中不小心滑出轮外，影响实验效果，并且摩擦力较大，小滑轮下面是一个吸盘，太用力拉的时候，吸盘容易被吸起来，实验就失败了。当笔者在课前的“下水实验”中发现了这些问题后，最后采用了如图2的实验方法：先用测力计测出泡沫塑料的重力，然后用500毫升的量筒代替水槽，这样就可以很方便地测出泡沫塑料排开水的体积了，然后用三个钩码代替下面的吸盘，防止了吸盘因受拉力而脱落，然后让带有泡沫塑料的线穿过钩码，在线的一端用测力计来拉，自由地控制泡沫塑料块的沉浮。根据公式F浮=G+F拉，很容易就测出了泡沫塑料所受的浮力，同时学生也能很方便地研究出物体排开水的体积和浮力大小的关系，即：物体所受的浮力越大，它排开水的体积越大;物体所受的浮力越小，它排开水的体积越小。

图2

改进实验方法可以帮助学生更好地完成研究任务，教师若不提前进行“下水实验”，而让学生直接按照书本上的方法来开展实验，学生在操作时可能出现各种各样的问题，不能很好地测出浮力，了解物体的浮力和排水量之间的关系。教师课前的“下水实验”是非常必要的，它可以帮助教师及时发现实验方法的正确与否，当实验方法确实有问题时，教师应重新设计更加合理的实验方法，避免课堂上因为实验方法的不恰当而导致实验的失败。

三、“下水实验”有助于教师提前预知实验中的细节问题

正所谓“细节决定成败”，实验过程是一个复杂的过程，在实验过程中经常会出现一些细节性的问题，如果教师不提前做一做“下水实验”，这些细节问题可能会导致整个实验的失败或者无法让学生得出科学的结论。因此我们要通过“下水实验”尽可能地发现各种细节问题，这样在课堂上遇到问题时，我们就可以游刃有余地解决了。

如笔者在教学《蚯蚓的选择》这一课时，要求学生通过自主设计实验，开展实验来探究蚯蚓喜欢生活在什么样的环境中。在课前笔者也亲自抓了一些蚯蚓来试一试，在研究蚯蚓喜欢干燥的土壤还是潮湿的土壤这个问题时，笔者在一个盒子的两边分别装上干燥的土壤和潮湿的土壤，然后在盒子的中央放上了几条大小不一的蚯蚓，盖上鞋盒盖，过了几分钟，笔者打开鞋盒盖发现：大多数蚯蚓都往潮湿的土壤中爬了，可是有一条蚯蚓在原地不动，一条蚯蚓竟然跑到了干燥的土壤中，这时笔者有点意外，蚯蚓不是都喜欢潮湿的环境吗？为什么这两条蚯蚓会出现这样的情况呢？如果课堂上学生们也做出了这样的实验情况，该怎么向他们解释呢。随后笔者再仔细地观察了这两条“特殊”的蚯蚓，发现那条在原地不动的蚯蚓很细小，猜想对于比较幼小的蚯蚓，它的感觉器官可能还不是很灵敏或者活动能力太弱了，所以它才会出现在原地不动的情况。笔者到网上查找了相关的资料，猜想得到了证实。对于那条钻进干燥的土壤中的蚯蚓，笔者也对它进行了一番观察，发现它在放入盒中之前身上已经裹上了一些干土，也许正是这样，蚯蚓皮肤表面的感觉器官受到了影响，因此不能做出正确的选择。在正式上课时，有些小组也出现了类似的实验情况，笔者引导他们对这些特殊的蚯蚓进行观察，他们因此也能做出一些合理的解释，从而帮助他们建立了科学概念：一般情况下，蚯蚓喜欢生活在湿润的土壤中。

正因为笔者提前做了实验，才发现了实验中的这些细节问题，使笔者对课堂教学有了一个良好的预设，对学生可能会出现的一些情况了然于心，从而可以更好地帮助学生树立正确的科学概念。

四、“下水实验”有助于优化小组合作

义务教育小学科学课程标准指出：“培养学生对科学的兴趣和求知欲，引领他们学习与周围世界有关的科学知识，帮助他们体验科学活动的过程和方法，使他们了解科学、技术与社会的关系，乐于与人合作，与环境和谐相处。”[4]这就要求我们的学生在探究科学的同时更要学会与人合作，与环境和谐相处。因此在科学课堂中我们主张“小组合作学习”，“小组合作学习”的特性是以学生为主体，采用自主、合作、探究的学习方式，培养学生自主学习意识和与人交流合作的能力。但是如何让小组合作发挥最大的价值是我们教师一直在思考的问题。小组合作时经常会出现这样的情况，即小组成员因为不能很好地配合，从而导致实验数据出现较大的差错或者不能获得理想的实验效果。因此教师在课前先来试着做一做实验，这样就可以关注到一些小组配合方面的问题，从而帮助学生实现小组合作的最优化，使学生获得最理想的实验数据，从而获得科学的实验结论。

如笔者在执教五年级上册《我们的小缆车》这一课时，要求学生探究小缆车所受拉力的大小和小车运动快慢之间的关系。笔者在课前先做了一下实验，发现要想测准每次小车运动所用的时间，必须做到小组成员之间亲密配合，如果操作小车的同学和计时员之间不能很好配合的话，测出来的时间是不准确的。通过“下水实验”，笔者发现如果在课堂上单靠教师语言讲解实验方法，是很难让学生理解如何亲密地配合开展实验操作的，因此在上课前笔者先请几个同学来演示这个实验的过程，并录像。这样上课时，当学生还不明白如何协作配合时，笔者出示这段视频，学生很快就掌握了实验的具体操作方法，领悟了小组成员之间如何配合。教师通过“下水实验”制作的这一段录像，有效避免了学生因为小组的配合不恰当而浪费实验的时间，得不到正确的数据，从而影响实验结论的得出。

“下水实验”可以让教师想学生之想，帮助小组成员更加合理地分工与合作，从而在无形中帮助学生突破了实验的难点，避免了一些学生容易犯的错误，真正帮助学生实现了小组合作的最优化，提高了课堂教学的效率。

科学课上课之前的“下水实验”促使教师抓住教学的重难点，从思考“教师的教”转为思考“学生的学”，从学生学的实际出发，思考如何让学生探究得主动，探究得精彩，探究得有效。因此，科学课中“下水实验”应该成为我们科学教师的职业习惯，成为我们科学教师备课的一种常用方式。在教学生之前自己先站在学生的角度去思考一下，尝试一下，这样我们就能和学生的心贴得更近，更能和学生产生思想上的共鸣。相信教师在课前沉下心来的思考和研究，会让我们的科学课堂更加合理有效，让孩子们在科学课堂中真正享受探究的乐趣。

参考文献：

[1]王兴林，盖玲.让“下水实验”成为实验教学的前奏[J].小学时代（教育研究），2011（1）.

[2]任存宝.合理选择材料，提高实验的有效性[J].科学课，2010（7）.

[3]陈红芬.注重下水实验[J].科学课，2010（9）.

[4]全日制义务教育科学（7—9年级）课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2007：2.

责任编辑：石萍

“Teachers Own Pre-class Experiment” and Effective Preparation for Primary School Science Classroom Teaching

GAO Yan-hong

（Taicang Mingde Primary School， Suzhou 215400， China）

Abstract： “Teachers own pre-class experiment” indicates that， before Science classroom teaching， teachers themselves design and carry out pilot experiment and obtain the first-hand data so that they could effectively guide students actions of scientific exploration. But if teachers can not do so， classroom teaching will definitely be less efficient， so this kind of teachers experiment should be the necessary step for their effective preparations for classroom teaching. Teachers constant emphasis and research could make up for lack of scientific experimental materials， improve the approaches， focus on the detailed questions and optimize group cooperation for a continuous improvement in classroom teaching efficiency.

Key words： Primary School Science; teachers own pre-class experiment; preparation for classroom teaching